DE102006008351A1 - Pressure measuring device for arrangement in chamber of internal combustion engine, has housing and ends of sensor cage are connected to force transmission unit and fixing unit - Google Patents

Pressure measuring device for arrangement in chamber of internal combustion engine, has housing and ends of sensor cage are connected to force transmission unit and fixing unit Download PDF

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Steffen Schott
Pavlo Saltikov
Michael Kleindl
Reiko Zach
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Abstract

The device (1) has a housing (3), a force transmission unit (5), cooperating with a pressure sensor (23) and a sensor cage (14), enclosing the pressure sensor. One end of the sensor cage is connected to the force transmission unit and the other end is connected with the fixing unit (15) .The sensor cage is connected with the housing at a connection section (30) of the housing.

Description

Stand der TechnikState of technology

Die Erfindung betrifft eine Druckmesseinrichtung zur Anordnung in einer Kammer einer Brennkraftmaschine. Speziell betrifft die Erfindung eine Druckmessglühkerze zur Anordnung in einer Vor-, Wirbel- oder Brennkammer einer luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschine.The The invention relates to a pressure measuring device for arrangement in a Chamber of an internal combustion engine. Specifically, the invention relates a pressure measuring glow plug for arrangement in a pre-vortex or combustion chamber of an air-compressing, self-igniting Internal combustion engine.

Aus DE 103 43 521 A1 ist eine Druckmessglühkerze für einen Dieselmotor bekannt. Die bekannte Druckmessglühkerze weist einen Kerzenkörper zum Einsetzen in einen Zylinder des Dieselmotors auf. Außerdem weist die bekannte Druckmessglühkerze einen im Kerzenkörper angeordneten Heizstab und einen Drucksensor auf, der zwischen dem Heizstab und dem Kerzenkörper angeordnet ist. Dabei wird der Drucksensor durch den vom Heizstab übertragenen Druck im Brennraum des Zylinders beeinflusst. Die bekannte Druckmessglühkerze weist außerdem eine Membran auf, die einerseits mit dem Kerzenkörper und andererseits mit dem Heizstab verbunden ist, um den Drucksensor gegenüber dem Brennraum abzudichten.Out DE 103 43 521 A1 is known a Druckmessglühkerze for a diesel engine. The known Druckmessglühkerze has a plug body for insertion into a cylinder of the diesel engine. In addition, the known Druckmessglühkerze a arranged in the plug body heating element and a pressure sensor, which is arranged between the heating element and the plug body. In this case, the pressure sensor is influenced by the pressure transmitted by the heating element in the combustion chamber of the cylinder. The known Druckmessglühkerze also has a membrane which is connected on the one hand with the plug body and on the other hand with the heating element to seal the pressure sensor relative to the combustion chamber.

Die aus der DE 103 43 521 A1 bekannte Druckmessglühkerze hat den Nachteil, dass beim Einbau der Druckmessglühkerze in den Zylinder eine hohe mechanische Belastung der Membran durch die Montagekräfte auftritt.The from the DE 103 43 521 A1 known Druckmessglühkerze has the disadvantage that during installation of the Druckmessglühkerze in the cylinder, a high mechanical load on the membrane by the assembly forces occurs.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die erfindungsgemäße Druckmesseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass der Kraftpfad zum Messen des in der Kammer herrschenden Druckes von dem Gehäuse der Druckmesseinrichtung entkoppelt ist, so dass eine verbesserte Messung des Druckes mittels des Drucksensors ermöglicht ist.The Pressure measuring device according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that the force path for measuring the pressure prevailing in the chamber from the housing of the Pressure measuring device is decoupled, allowing improved measurement the pressure is enabled by means of the pressure sensor.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen Druckmesseinrichtung möglich.By in the subclaims listed activities are advantageous developments of specified in claim 1 Pressure measuring device possible.

Der Sensorkäfig kann direkt mittels einer Verbindung, insbesondere einer Schweißverbindung, an dem Verbindungsabschnitt des Gehäuses mit dem Gehäuse verbunden sein. Ferner kann der Sensorkäfig indirekt mit dem Gehäuse verbunden sein, indem der Sensorkäfig mit dem Fixierelement verbunden ist und das Fixierelement mittels einer Verbindung, insbesondere einer Schweißverbindung, an dem Verbindungsabschnitt des Gehäuses mit dem Gehäuse verbunden ist. Dabei besteht der Vorteil, dass ein modularer Aufbau der Druckmesseinrichtung möglich ist. Insbesondere kann der Sensorkäfig mit dem Fixierelement, dem Drucksensor und gegebenenfalls weiteren mit dem Sensorkäfig verbundenen Elementen vormontiert werden, so dass bei der Montage der Druckmesseinrichtung nur noch eine Verbindung des Sensorkäfigs beziehungsweise des Fixierelements mit dem Gehäuse mittels einer Schweißnaht oder dergleichen erforderlich ist.Of the sensor cage can directly by means of a connection, in particular a welded joint, to the connecting portion of the housing with the housing be connected. Furthermore, the sensor cage can be indirectly connected to the housing be by the sensor cage is connected to the fixing element and the fixing by means of a connection, in particular a welded joint, at the connecting portion of the housing with the housing connected is. There is the advantage that a modular design the pressure measuring device possible is. In particular, the sensor cage with the fixing element, the pressure sensor and optionally further connected to the sensor cage Elements are pre-assembled, so that during assembly of the pressure measuring device only one connection of the sensor cage or the fixing element with the housing by means of a weld or the like is required.

In vorteilhafter Weise ist ein federelastisches Element vorgesehen, das innerhalb des Gehäuses angeordnet ist und das einerseits zumindest mittelbar mit dem Kraftübertragungselement und andererseits zumindest mittelbar mit dem Sensorkäfig verbunden ist. Dadurch ist keine Verbindung des federelastischen Elements mit dem Gehäuse erforderlich, so dass eine gewisse Vorspannung des federelastischen Elements vorgegeben werden kann. Insbesondere wird eine Spannungsbeaufschlagung des federelastischen Elements durch die Montagespannung, die beim Einbau der Druckmesseinrichtung in einen Zylinderkopf oder dergleichen auftritt, vermieden. Ferner werden auch während des Betriebs der Brennkraftmaschine auftretende Spannungen im Gehäuse der Druckmesseinrichtung nicht auf das federelastische Element oder andere Elemente in dem Kraftpfad zwischen dem Kraftübertragungselement und dem Drucksensor übertragen, so dass eine hohe Zuverlässigkeit der Druckmesseinrichtung gewährleistet ist.In Advantageously, a resilient element is provided, which is arranged inside the housing is and on the one hand at least indirectly with the power transmission element and on the other hand at least indirectly connected to the sensor cage is. As a result, there is no connection of the elastic element with the housing required, so that some bias of the elastic Elements can be specified. In particular, a voltage is applied of the elastic element due to the mounting tension applied during the Installation of the pressure measuring device in a cylinder head or the like occurs, avoided. Further, even during operation of the internal combustion engine occurring voltages in the housing the pressure measuring device is not on the elastic element or other elements in the force path between the power transmission element and transmitted to the pressure sensor, so that high reliability the pressure measuring device guaranteed is.

Die definierte Vorspannung des federelastischen Elements kann beispielsweise bei der Verbindung des Fixierelements mit dem Sensorkäfig vorgegeben werden. Dies hat den Vorteil, dass bereits vor der Endmontage eine definierte Vorspannung eingestellt werden kann. Ferner kann die Vorspannung bereits bei der Verbindung des Fixierelements mit dem Sensorkäfig auf den gewünschten Wert eingestellt werden, ohne dass die beim Einbau der Druckmesseinrichtung auftretenden axialen Kräfte berücksichtigt werden müssen, da diese die Vorspannung des federelastischen Elements nicht beeinflussen. Das federelastische Element kann beispielsweise als Metallmembran ausgestaltet sein.The defined bias of the resilient element, for example specified in the connection of the fixing element with the sensor cage become. This has the advantage that even before the final assembly defined bias can be adjusted. Furthermore, the Bias already in the connection of the fixing with the sensor cage the wished Value can be adjusted without affecting the installation of the pressure measuring device occurring axial forces considered Need to become, as these do not affect the bias of the resilient element. The resilient element can, for example, as a metal membrane be designed.

In vorteilhafter Weise ist ein Wärmeausdehnungskoeffizient eines Werkstoffs des Fixierelements so gewählt, dass ein Kompensieren von Dehnungsunterschieden zwischen den Bauteilen der Druckmesseinrichtung, insbesondere des Sensorkäfigs und des Drucksensors, erfolgt.In Advantageously, a coefficient of thermal expansion is a material of the fixing element chosen so that compensating of differences in expansion between the components of the pressure measuring device, in particular of the sensor cage and of the pressure sensor takes place.

Zeichnungdrawing

Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in der nachfolgenden Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:preferred embodiments are in the following description with reference to the accompanying drawings explained in more detail. It shows:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Druckmesseinrichtung in einer schematischen Schnittdarstellung; 1 a first embodiment of a pressure measuring device according to the invention in a schematic sectional view;

2 den in 1 mit II bezeichneten Ausschnitt der erfindungsgemäßen Druckmesseinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung und 2 the in 1 labeled II section of the pressure measuring device according to the invention according to a second embodiment of the invention and

3 den in 1 mit III bezeichneten Ausschnitt aus einer erfindungsgemäßen Druckmesseinrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. 3 the in 1 labeled III section of a pressure measuring device according to the invention according to a third embodiment.

Beschreibung der Ausführungsbeispieledescription the embodiments

1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Druckmesseinrichtung 1 in einer axialen Schnittdarstellung. Die Druckmesseinrichtung 1 ist dabei als Druckmessglühkerze 1 für eine luftverdichtende, selbstzündende Brennkraftmaschine ausgestaltet. Ein stabförmiges Heizelement 2 der Druckmessglühkerze 1 ragt bei Vor- und Wirbelkammermotoren in die Kammer der Brennkraftmaschine und bei Motoren mit Direkteinspritzung in eine Brennkammer des Motors. Die erfindungsgemäße Druckmessglühkerze 1 eignet sich jedoch auch für andere Anwendungsfälle. Ferner kann die Druckmesseinrichtung 1 auch als Druckmesszündkerze oder Druckmesseinspritzventil für gemischverdichtende, fremdgezündete Brennkraftmaschinen ausgestaltet sein. 1 shows a first embodiment of a pressure measuring device 1 in an axial sectional view. The pressure measuring device 1 is there as Druckmessglühkerze 1 designed for an air-compressing, self-igniting internal combustion engine. A rod-shaped heating element 2 the pressure measuring glow plug 1 protrudes in pre-and vortex chamber engines in the chamber of the internal combustion engine and in direct injection engines in a combustion chamber of the engine. The pressure measuring glow plug according to the invention 1 However, it is also suitable for other applications. Furthermore, the pressure measuring device 1 Also be designed as Druckmesszündkerze or pressure gauge valve for mixture-compressing, spark-ignited internal combustion engines.

Die Druckmessglühkerze 1 weist ein Gehäuse 3 auf, an dem ein Dichtkonus 4 ausgebildet ist. Das stabförmige Heizelement 2 ist abschnittsweise von einem Kraftübertragungselement 5 umgeben und mit diesem verbunden. Das stabförmige Heizelement 2 bildet zusammen mit dem Kraftübertragungselement 5 einen Heizkörper 6 der Druckmessglühkerze 1. Die elektrische Kontaktierung des stabförmigen Heizelements 2 des Heizkörpers 6 erfolgt an einem mit dem stabförmigen Heizelement 2 verbundenen Kontaktelement 7 mittels einer elektrischen Leitung 8, die auf geeignete Weise mit einem Steuergerät verbunden ist. Ferner ist das Kraftübertragungselement 5 des Heizkörpers 6 direkt oder indirekt mit dem Gehäuse 3 elektrisch verbunden, wobei über das Gehäuse 3 eine Verbindung mit elektrischer Masse 9 hergestellt ist.The pressure measuring glow plug 1 has a housing 3 on, on which a sealing cone 4 is trained. The rod-shaped heating element 2 is sections of a power transmission element 5 surrounded and connected with this. The rod-shaped heating element 2 forms together with the power transmission element 5 a radiator 6 the pressure measuring glow plug 1 , The electrical contacting of the rod-shaped heating element 2 of the radiator 6 takes place at one with the rod-shaped heating element 2 connected contact element 7 by means of an electrical line 8th , which is suitably connected to a control unit. Further, the power transmission element 5 of the radiator 6 directly or indirectly with the housing 3 electrically connected, being over the housing 3 a connection to electrical ground 9 is made.

Innerhalb des Gehäuses 3 ist ein federelastisches Element 10 vorgesehen, das in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Metallmembran 10 ausgestaltet ist. Die Metallmembran 10 ist dabei an einem Verbindungsabschnitt 11 mit dem Kraftübertragungselement 5 verbunden, wobei der Innendurchmesser der Metallmembran 10 am Verbindungsabschnitt 11 an den Außendurchmesser des Kraftübertragungselements 5 angepasst ist. Ferner weist die Metallmembran 10 einen Abschnitt 12 auf, an dem die Metallmembran 10 einen gegenüber dem Verbindungsabschnitt 11 vergrößerten Durchmesser aufweist. Durch diese Ausgestaltung der Metallmembran 10 ist eine Vorspannung der Metallmembran 10 in axialer Richtung, das heißt in Richtung einer Achse 13 der Druckmessglühkerze 1, möglich. Die Metallmembran 10 ist an dem Abschnitt 12 mit einem Sensorkäfig 14 verbunden, der hülsenförmig oder rohrförmig ausgestaltet sein kann. Ferner ist ein Fixierelement 15 vorgesehen, das an einem der Metallmembran 10 gegenüberliegenden Ende des Sensorkäfigs 14 mit dem Sensorkäfig 14 durch eine als Schweißverbindung 20 ausgestaltete Verbindung 20, das heißt eine Schweißnaht 20, verbunden ist. Die Schweißnaht 20 verläuft dabei vorzugsweise durchgehend in einer Umfangsrichtung zu der Achse 13. Außerdem ist der Sensorkäfig 14 mittels einer als Schweißverbindung 21 ausgestalteten Verbindung 21, das heißt einer Schweißnaht 21, mit dem Gehäuse 3 der Druckmessglühkerze 1 verbunden. Durch die Verbindung der Metallmembran 10 mit dem Kraftübertragungselement 5, der Verbindung der Metallmembran 10 mit dem Sensorkäfig 14 und der Verbindung des Sensorkäfigs 14 mittels der Schweißverbindung 21 mit dem Gehäuse 3 ist ein Innenraum 22 des Gehäuses 3 gegenüber der Kammer der Brennkraftmaschine abgedichtet. Der Innenraum 22 stellt dabei einen Teil einer konzentrischen Bohrung des Gehäuses 3 dar.Inside the case 3 is a springy element 10 provided, which in the illustrated embodiment as a metal diaphragm 10 is designed. The metal membrane 10 is doing a connection section 11 with the power transmission element 5 connected, wherein the inner diameter of the metal membrane 10 at the connecting section 11 to the outer diameter of the power transmission element 5 is adjusted. Furthermore, the metal membrane 10 a section 12 on, on which the metal membrane 10 one opposite the connecting portion 11 having enlarged diameter. By this configuration of the metal membrane 10 is a bias of the metal membrane 10 in the axial direction, that is in the direction of an axis 13 the pressure measuring glow plug 1 , possible. The metal membrane 10 is at the section 12 with a sensor cage 14 connected, which may be configured sleeve-shaped or tubular. Furthermore, a fixing element 15 provided on one of the metal diaphragm 10 opposite end of the sensor cage 14 with the sensor cage 14 by a welded joint 20 configured connection 20 that is a weld 20 , connected is. The weld 20 runs preferably continuously in a circumferential direction to the axis 13 , In addition, the sensor cage 14 by means of a welded joint 21 designed connection 21 that is a weld 21 , with the housing 3 the pressure measuring glow plug 1 connected. By the connection of the metal membrane 10 with the power transmission element 5 , the compound of the metal membrane 10 with the sensor cage 14 and the connection of the sensor cage 14 by means of the welded joint 21 with the housing 3 is an interior 22 of the housing 3 sealed against the chamber of the internal combustion engine. The interior 22 while doing a part of a concentric bore of the housing 3 represents.

Ein Teil des Innenraums 22 ist durch ein Inneres des Sensorkäfigs 14 gebildet. Innerhalb des Sensorkäfigs 14 ist ein Drucksensor 23 angeordnet, der sich an einer Stirnfläche 24 des Fixierelements 15 abstützt. Gegenüberliegend zu der Stirnfläche 24 steht der Drucksensor 23 mit dem Kraftübertragungselement 5 in Wirkverbindung, wobei in dem dargestellten Ausführungsbeispiel das Kraftübertragungselement 5 unmittelbar an dem Drucksensor 23 anliegt. Bei einer Beaufschlagung des Drucksensors 23 mittels des Kraftübertragungselements 5 erzeugt ein beispielsweise piezoelektrischer Teil des Drucksensors 23 eine Messladung, die mittels geeigneter, aus dem Gehäuse 3 zu einer geeigneten Auswerteschaltung führenden Messleitungen 25, 26 messbar ist.A part of the interior 22 is through an inside of the sensor cage 14 educated. Inside the sensor cage 14 is a pressure sensor 23 Arranged on a frontal surface 24 of the fixing element 15 supported. Opposite to the face 24 is the pressure sensor 23 with the power transmission element 5 in operative connection, wherein in the illustrated embodiment, the power transmission element 5 directly on the pressure sensor 23 is applied. When loading the pressure sensor 23 by means of the force transmission element 5 generates an example piezoelectric part of the pressure sensor 23 a measuring charge, by means of suitable, out of the housing 3 to a suitable evaluation circuit leading test leads 25 . 26 is measurable.

Durch einen in der Kammer der Brennkraftmaschine herrschenden Druck wird eine Beaufschlagung des stabförmigen Heizelements 2 des Heizkörpers 6 in einer axialen Richtung 27, das heißt in Richtung der Achse 13 des Gehäuses 3, erreicht. Die dabei auf das Heizelement 2 einwirkende Kraft wird zumindest im Wesentlichen auf das Kraftübertragungselement 5 des Heizkörpers 6 übertragen. Über das Kraftübertragungselement 5 wird diese Kraft auf den Drucksensor 23 übertragen, so dass in Abhängigkeit von dem Druck im Brennraum eine gewisse elektrische Ladung des Drucksensors 23 über die Messleitungen 25, 26 messbar ist.By a pressure prevailing in the chamber of the internal combustion engine pressure is a loading of the rod-shaped heating element 2 of the radiator 6 in an axial direction 27 that is, in the direction of the axis 13 of the housing 3 , reached. The case on the heating element 2 acting force is at least substantially on the power transmission element 5 of the radiator 6 transfer. About the power transmission element 5 this force is applied to the pressure sensor 23 transferred, so that, depending on the pressure in the combustion chamber, a certain electrical charge of the pressure sensor 23 over the test leads 25 . 26 is measurable.

Das Fixierelement 15 ist mittels der Schweißverbindung 20 so mit dem Sensorkäfig 14 verbunden, dass eine gewisse Vorspannung der Metallmembran 10 im drucklosen Zustand vorgegeben ist. Durch diese Vorspannung kann zum einen die Belastung der Metallmembran 10, die durch den Brennraumdruck verursacht wird, reduziert werden, um die Lebensdauer der Metallmembran 10 zu erhöhen. Zum anderen wird durch die Vorspannung der Metallmembran 10 ein Anliegen der einzelnen Bauteile innerhalb des Kraftpfads, das heißt insbesondere der Metallmembran 10, des Sensorkäfigs 14, des Fixierelements 15, des Drucksensors 23 und des Kraftübertragungselements 5, erreicht, wodurch Hystereseeffekte bei der Druckmessung verhindert oder zumindest verringert sind.The fixing element 15 is by means of sweat connection 20 so with the sensor cage 14 connected that some bias of the metal membrane 10 is specified in the pressureless state. By this bias, on the one hand, the load on the metal membrane 10 , which is caused by the combustion chamber pressure, can be reduced to the life of the metal diaphragm 10 to increase. On the other hand, by the bias of the metal membrane 10 a concern of the individual components within the force path, that is in particular the metal membrane 10 , the sensor cage 14 , the fixing element 15 , the pressure sensor 23 and the power transmission element 5 achieved, whereby hysteresis effects in the pressure measurement is prevented or at least reduced.

Der Sensorkäfig 14 ist an einem einzigen Verbindungsabschnitt 30 des Gehäuses 3 mit dem Gehäuse 3 verbunden. Der Verbindungsabschnitt 30 ist dabei in Umfangsrichtung näherungsweise linienförmig ausgestaltet und seine Anordnung entspricht der Lage der Schweißnaht 21. In axialer Richtung 27, das heißt entlang der Achse 13, ist nur der Verbindungsabschnitt 30 zum Verbinden des Sensorkäfigs 14 mit dem Gehäuse 3 vorgesehen, so dass in Bezug auf die Achse 13 eine Ein-Punkt-Verbindung zwischen dem Sensorkäfig 14 und dem Gehäuse 3 definiert ist. Längenänderungen des Gehäuses 3 und des Zylinderkopfes, die in der Regel unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, oder innerhalb des Gehäuses 3 entstehende Spannungen, die beispielsweise beim Betrieb der Brennkraftmaschine durch eine Erwärmung des Gehäuses 3 von dem Dichtkonus 4 her und des Zylinderkopfes entstehen können, übertragen sich somit nicht auf die Bauteile des Kraftpfades zur Messung des Druckes in der Kammer, wobei diese Bauteile, insbesondere das Kraftübertragungselement 5, die Metallmembran 10, den Sensorkäfig 14, das Fixierelement 15, den Drucksensor 23 und gegebenenfalls weitere, nicht dargestellte Elemente umfassen.The sensor cage 14 is at a single connection section 30 of the housing 3 with the housing 3 connected. The connecting section 30 is approximately linearly configured in the circumferential direction and its arrangement corresponds to the position of the weld 21 , In the axial direction 27 that is along the axis 13 , is just the connection section 30 for connecting the sensor cage 14 with the housing 3 provided so in relation to the axis 13 a one-point connection between the sensor cage 14 and the housing 3 is defined. Length changes of the housing 3 and the cylinder head, which typically have different thermal expansion coefficients, or within the housing 3 resulting voltages, for example, during operation of the internal combustion engine by heating the housing 3 from the sealing cone 4 can thus arise and the cylinder head, thus not transferred to the components of the force path for measuring the pressure in the chamber, these components, in particular the power transmission element 5 , the metal membrane 10 , the sensor cage 14 , the fixing element 15 , the pressure sensor 23 and optionally include further, not shown elements.

Das Gehäuse 3 weist ein Gewinde 17 auf, um eine Montage der Glühstiftkerze 1 zu ermöglichen. Eine dabei auftretende Beaufschlagung des Gehäuses 3 mit einer Montagespannung wirkt sich auf Grund der Ein-Punkt-Verbindung zwischen dem Sensorkäfig 14 und dem Gehäuse 3 ebenfalls nicht auf die Bauteile des Kraftpfades zur Messung des Druckes in der Kammer aus.The housing 3 has a thread 17 on to a montage of the glow plug 1 to enable. An occurring occurring of the housing 3 with a mounting voltage affects due to the one-point connection between the sensor cage 14 and the housing 3 also not on the components of the force path for measuring the pressure in the chamber.

Da der Bereich der Belastung der Metallmembran 10 durch die Vorspannung der Metallmembran 10 und den Druck in der Kammer der Brennkraftmaschine im Vorhinein bestimmt ist, ist eine optimierte Ausgestaltung der Metallmembran 10 möglich, so dass eine flexible, insbesondere dünne und damit elastische, Auslegung der Metallmembran 10 möglich ist, wodurch eine genaue Messung des Druckes möglich ist. Dabei kann auch der Bereich der Belastung der Metallmembran 10 und somit der Meßbereich vergrößert werden, da die Vorspannung der Metallmembran 10 dem Druck in der Kammer entgegenwirkt. Eine bei den im Motorbetrieb bedingten hohen Verbrennungsdrucken erfolgende zyklische Verformung der Zylinderkopfwandung führt dabei zwar zu einer Verformung des Gehäuses 3 der Druckmessglühkerze 1, die sich auf Grund der Ein-Punkt-Verbindung jedoch nicht auf die Metallmembran 10 überträgt.As the area of loading of the metal membrane 10 by the bias of the metal membrane 10 and the pressure in the chamber of the internal combustion engine is determined in advance, is an optimized design of the metal membrane 10 possible, so that a flexible, in particular thin and therefore elastic, design of the metal membrane 10 is possible, whereby an accurate measurement of the pressure is possible. In this case, the range of the load on the metal membrane 10 and thus the measuring range can be increased because the bias of the metal diaphragm 10 counteracts the pressure in the chamber. Although a cyclic deformation of the cylinder head wall taking place at high combustion pressures in engine operation leads to deformation of the housing 3 the pressure measuring glow plug 1 , due to the one-point connection, but not on the metal membrane 10 transfers.

Insbesondere der Sensorkäfig 14 und der Drucksensor 23 können aus Werkstoffen mit unterschiedlichem Dehnungsverhalten gefertigt sein. Die dadurch bedingten Dehnungsunterschiede sind vorzugsweise durch eine geeignete Wahl des Werkstoffes oder der Werkstoffe des Fixierelements 15 thermisch kompensiert. Ein Abgleich ist dabei durch die Wahl der axialen Länge, das heißt der axialen Erstreckung entlang der Achse 13, des Fixierelements 15 möglich. Üblicherweise hat der Drucksensor 23 eine relativ geringe Wärmeausdehnung, so dass der Werkstoff des Fixierelements 15 vorzugsweise aus einem Werkstoff mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten gefertigt ist, der größer ist als ein Wärmeausdehnungskoeffizient des Sensorkäfigs 14.In particular, the sensor cage 14 and the pressure sensor 23 can be made of materials with different elongation behavior. The resulting differences in expansion are preferably by a suitable choice of the material or the materials of the fixing 15 thermally compensated. An adjustment is by the choice of the axial length, that is, the axial extent along the axis 13 , the fixing element 15 possible. Usually the pressure sensor has 23 a relatively low thermal expansion, so that the material of the fixing 15 is preferably made of a material having a thermal expansion coefficient which is greater than a thermal expansion coefficient of the sensor cage 14 ,

2 zeigt den in 1 mit II bezeichneten Ausschnitt einer Druckmessglühkerze 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Sich entsprechende Elemente sind dabei in dieser und in allen anderen Figuren mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen, wodurch sich eine wiederholende Beschreibung erübrigt. 2 shows the in 1 with II designated section of a Druckmessglühkerze 1 according to a second embodiment of the invention. Corresponding elements are provided in this and in all other figures with matching reference numerals, whereby a repetitive description is unnecessary.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Sensorkäfig 14 entsprechend dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel an dem Verbindungsabschnitt 30 direkt mit dem Gehäuse 3 durch eine umlaufende Schweißnaht 21 verbunden. Ferner weist der Sensorkäfig 14 auf der Seite der Metallmembran 10 eine ringförmige Aussparung 31 auf, wodurch ein Aufstecken der Metallmembran 10 mit ihrem Abschnitt 12 auf den Sensorkäfig 14 ermöglicht ist. Dadurch ist eine zuverlässige Verbindung zwischen dem Sensorkäfig 14 und der Metallmembran 10 ausgebildet. Diese Verbindung ist durch eine umlaufende Schweißnaht 32, die den Abschnitt 12 der Metallmembran 10 mit dem Sensorkäfig 14 verbindet, weiter verbessert. Ferner ist die Metallmembran 10 an ihrem Verbindungsabschnitt 11 mittels einer Schweißnaht 16 mit dem Kraftübertragungselement 5 verbunden.In this embodiment, the sensor cage 14 according to the in 1 shown embodiment of the connecting portion 30 directly to the housing 3 by a circumferential weld 21 connected. Furthermore, the sensor cage 14 on the side of the metal membrane 10 an annular recess 31 on, thereby attaching the metal membrane 10 with her section 12 on the sensor cage 14 is possible. This provides a reliable connection between the sensor cage 14 and the metal membrane 10 educated. This connection is by a circumferential weld 32 that the section 12 the metal membrane 10 with the sensor cage 14 connects, further improved. Further, the metal membrane 10 at their connecting section 11 by means of a weld 16 with the power transmission element 5 connected.

3 zeigt den in 1 mit III bezeichneten Ausschnitt einer Druckmessglühkerze 1 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel weist das Gehäuse 3 einen Verbindungsabschnitt 35 auf, an dem das Gehäuse 3 mit dem Fixierelement 15 mittels einer als Schweißverbindung 36, das heißt als Schweißnaht 36, ausgestalteten Verbindung 36 verbunden ist. Die Schweißnaht 36 ist dabei als umlaufende Schweißnaht 36 ausgebildet. In diesem Fall entfällt eine weitere Schweißverbindung 21 zwischen dem Gehäuse 3 und dem Sensorkäfig 14 an einem Verbindungsabschnitt 30, wie es in der 1 dargestellt ist. Somit gibt es in diesem Fall nur den Verbindungsabschnitt 35, an dem das Gehäuse 3 mit dem Fixierelement 15 verbunden ist, wobei keine weitere direkte mechanische Verbindung zwischen dem Gehäuse 3 und dem Sensorkäfig 14 vorgesehen ist. 3 shows the in 1 with III designated section of a Druckmessglühkerze 1 according to a third embodiment of the invention. In this embodiment, the housing 3 a connection section 35 on, on which the case 3 with the fixing element 15 by means of a welded joint 36 that is as a weld 36 , configured connection 36 connected is. The weld 36 is doing as a circumferential weld 36 educated. In this case, there is no need for another welded connection 21 between the case 3 and the sensor cage 14 at a connecting section 30 as it is in the 1 is shown. Thus, in this case, there is only the connection section 35 to which the case 3 with the fixing element 15 is connected, with no further direct mechanical connection between the housing 3 and the sensor cage 14 is provided.

Der Sensorkäfig 14 ist durch eine als Schweißverbindung 37 ausgestaltete Verbindung 37, das heißt eine umlaufende Schweißnaht 37, mit dem Fixierelement 15 verbunden, so dass über das Fixierelement 15 eine mittelbare Verbindung des Sensorkäfigs 14 mit dem Gehäuse 3 ausgebildet ist.The sensor cage 14 is by a welded joint 37 configured connection 37 that is a circumferential weld 37 , with the fixing element 15 connected so that over the fixing element 15 an indirect connection of the sensor cage 14 with the housing 3 is trained.

Es ist anzumerken, dass die in den 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiele ohne weiteres miteinander kombiniert werden können.It should be noted that in the 2 and 3 illustrated embodiments can be easily combined with each other.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.The Invention is not limited to the described embodiments.

Claims (10)

Druckmesseinrichtung (1) zur Anordnung in einer Kammer einer Brennkraftmaschine, insbesondere Druckmessglühkerze für eine luftverdichtende, selbstzündende Brennkraftmaschine, mit einem Gehäuse (3), einem Kraftübertragungselement (5), das teilweise aus dem Gehäuse (3) ragt, und einem Drucksensor (23), der in einem Innenraum (22) des Gehäuses (3) angeordnet ist, wobei der Drucksensor (23) einerseits zumindest mittelbar mit dem Kraftübertragungselement (5) in Wirkverbindung steht, um eine auf Grund eines in der Kammer herrschenden Druckes bedingte Beaufschlagung des Kraftübertragungselementes (5) zum Bestimmen des in der Kammer herrschenden Druckes zu erfassen, und wobei sich der Drucksensor (23) andererseits zumindest mittelbar an einem Fixierelement (15) abstützt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensorkäfig (14) vorgesehen ist, der einerseits zumindest mittelbar mit dem Kraftübertragungselement (5) und andererseits zumindest mittelbar mit dem Fixierelement (15) verbunden ist, und dass der Sensorkäfig (14) zumindest mittelbar an einem Verbindungsabschnitt (30; 35) des Gehäuses (3) mit dem Gehäuse (3) verbunden ist.Pressure measuring device ( 1 ) for arrangement in a chamber of an internal combustion engine, in particular pressure measuring glow plug for an air-compressing, self-igniting internal combustion engine, with a housing ( 3 ), a power transmission element ( 5 ) partially out of the housing ( 3 ) and a pressure sensor ( 23 ) in an interior ( 22 ) of the housing ( 3 ), wherein the pressure sensor ( 23 ) on the one hand at least indirectly with the power transmission element ( 5 ) is operatively connected to a due to a pressure prevailing in the chamber conditional application of the force transmission element ( 5 ) for determining the pressure prevailing in the chamber, and wherein the pressure sensor ( 23 ) on the other hand at least indirectly on a fixing element ( 15 ), characterized in that a sensor cage ( 14 ) is provided, on the one hand at least indirectly with the force transmission element ( 5 ) and on the other hand at least indirectly with the fixing element ( 15 ) and that the sensor cage ( 14 ) at least indirectly at a connecting portion ( 30 ; 35 ) of the housing ( 3 ) with the housing ( 3 ) connected is. Druckmesseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorkäfig (14) mittels einer Verbindung (21), insbesondere einer Schweißverbindung (21), an dem Verbindungsabschnitt (30) des Gehäuses (3) mit dem Gehäuse (3) verbunden ist.Pressure measuring device according to claim 1, characterized in that the sensor cage ( 14 ) by means of a connection ( 21 ), in particular a welded connection ( 21 ), at the connecting section ( 30 ) of the housing ( 3 ) with the housing ( 3 ) connected is. Druckmesseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorkäfig (14) mit dem Fixierelement (15) verbunden ist und dass das Fixierelement (15) mittels einer Verbindung (36), insbesondere einer Schweißverbindung (36), an dem Verbindungsabschnitt (35) des Gehäuses (3) mit dem Gehäuse (3) verbunden ist.Pressure measuring device according to claim 1, characterized in that the sensor cage ( 14 ) with the fixing element ( 15 ) and that the fixing element ( 15 ) by means of a connection ( 36 ), in particular a welded connection ( 36 ), at the connecting section ( 35 ) of the housing ( 3 ) with the housing ( 3 ) connected is. Druckmesseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein federelastisches Element (10) vorgesehen ist, dass das federelastische Element (10) innerhalb des Gehäuses (3) angeordnet ist und dass das federelastische Element (10) einerseits zumindest mittelbar mit dem Kraftübertragungselement (5) und andererseits zumindest mittelbar mit dem Sensorkäfig (14) verbunden ist.Pressure measuring device according to one of claims 1 to 3, characterized in that a resilient element ( 10 ) is provided that the resilient element ( 10 ) within the housing ( 3 ) is arranged and that the resilient element ( 10 ) on the one hand at least indirectly with the power transmission element ( 5 ) and on the other hand at least indirectly with the sensor cage ( 14 ) connected is. Druckmesseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Fixierelement (15) und der Sensorkäfig (14) so miteinander verbunden sind, dass das federelastische Element (10) mit einer gewissen Vorspannkraft beaufschlagt ist.Pressure measuring device according to claim 4, characterized in that the fixing element ( 15 ) and the sensor cage ( 14 ) are interconnected so that the resilient element ( 10 ) is acted upon by a certain biasing force. Druckmesseinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das federelastische Element (10) als Metallmembran (10) ausgestaltet ist.Pressure measuring device according to claim 4 or 5, characterized in that the resilient element ( 10 ) as a metal membrane ( 10 ) is configured. Druckmesseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftübertragungselement (5) als stabförmiges Kraftübertragungselement (5) ausgestaltet ist.Pressure measuring device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the force transmission element ( 5 ) as a rod-shaped power transmission element ( 5 ) is configured. Druckmesseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorkäfig (14) als hülsenförmiger Sensorkäfig (14) ausgestaltet ist.Pressure measuring device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the sensor cage ( 14 ) as a sleeve-shaped sensor cage ( 14 ) is configured. Druckmesseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Fixierelement (15) zum Kompensieren von Dehnungsunterschieden von Bauteilen der Druckmesseinrichtung eine an zumindest eine Wärmeausdehnung des Sensorkäfigs (14) angepasste Wärmeausdehnung aufweist.Pressure measuring device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the fixing element ( 15 ) to compensate for differences in expansion of components of the pressure measuring device to at least one thermal expansion of the sensor cage ( 14 ) has adapted thermal expansion. Druckmesseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Fixierelement (15) zumindest im Wesentlichen aus einem Werkstoff mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten gebildet ist, der größer ist als ein Wärmeausdehnungskoeffizient eines Werkstoffs, aus dem der Sensorkäfig (14) zumindest im Wesentlichen gebildet ist.Pressure measuring device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the fixing element ( 15 ) is formed at least substantially of a material having a thermal expansion coefficient which is greater than a thermal expansion coefficient of a material from which the sensor cage ( 14 ) is at least substantially formed.
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Inventor name: MUELLER, MICHAEL, RICKENBACH-ATTIKON, CH

Inventor name: HESS, REINHOLD, WINTERTHUR, CH

Inventor name: CAVALLONI, CLAUDIO, REGENSDORF, CH

Inventor name: SALTIKOV, PAVLO, 71334 WAIBLINGEN, DE

Inventor name: KERN, CHRISTOPH, 71546 ASPACH, DE

Inventor name: ZACH, REIKO, 71686 REMSECK, DE

Inventor name: BERTOLA, ANDREA, ZUERICH, AT

Inventor name: WOLFER, PETER, KLEINANDELFINGEN, CH

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